KR100376723B1 - 전기수송전달장치 - Google Patents

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KR100376723B1
KR100376723B1 KR1019970703818A KR19970703818A KR100376723B1 KR 100376723 B1 KR100376723 B1 KR 100376723B1 KR 1019970703818 A KR1019970703818 A KR 1019970703818A KR 19970703818 A KR19970703818 A KR 19970703818A KR 100376723 B1 KR100376723 B1 KR 100376723B1
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래리 에이. 맥니콜스
존 디. 배드진스키
로날드 피. 호크
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앨자 코포레이션
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    • A61N1/303—Constructional details

Abstract

전기 수송 전달 장치(410)는 인체 표면(예컨대, 피부(400))을 통해 유익한 제제(예컨대, 약물)를 불연속적으로 전달하기 위한 제어 회로를 포함한다. 예컨대, 본 장치는 환자 자신이나 기타 진료 관계자가 수동으로 작동시켜 전기 수송 전달을 행할 수 있는 형태의 장치가 될 수 있다. 일단 전기 수동 전달이 행해지고 나면, 타이머(221)가 전이 기간(통상적으로 약1분)을 카운트하는데, 이 전이 기간 동안에 본 장치가 동작하여 인체 표면(400)의 임피던스를 안정화시킨다. 그 후, 전기 수송 전류와 전압이 감시되어 소정 한계치와 비교된다. 이 전이 기간을 가지므로써 공급된 전류를 더욱 정밀하게 감시할 수가 있다.

Description

전기 수송 전달 장치
전기 수송은 일종의 경막 약물 전달(transmembrane agent delivery)로서 전기적으로 지원되는 경막 전달이다. "전기 수송"이란 일반적으로 피부, 점막, 또는 손톱과 같은 인체 표면이나 막을 통한 물질의 이동을 말하는 것으로, 전류 흐름에 의해 적어도 부분적으로 유기된다. 예컨대, 치료제는 전기 수송에 의해 인체 내로 도입될 수 있다. 널리 이용되는 한가지 전기 수송 방식인 이온 도입(iontophoresis)은 대전 이온의 전기 유도 수송을 포함한다. 다른 종류의 전기 수송인 전기 삼투(electroosmosis)는 전기장의 영향 하에 생체막(예컨대, 피부)을 통한 액체의 이동을 포함한다. 또 다른 종류의 전기 수송인 전기 천공(electroporation)은 전기장의 영향 하에 생체막에 형성된 일시 존재하는 공극을 통한 제제(agent)의 수송을 포함한다. 그러나 상기 전기 수송 방식들에서는 이들 방식들 중 한가지 이상이 어느 정도까지는 동시에 발생될 수 있다. 따라서, 본 명세서에서는 "전기 수송"이라는 용어는 최광의로 해석되며, 따라서 이 용어는 수송의 특정 메카니즘에도 불구하고 대전될 수도 있고 안될 수도 있고, 또는 이들의 혼합이 될 수도 있는 어떤 제제의 전기 유도 또는 증진(enhanced) 수송을 포함한다.
최근에, 전기 수송 분야에 대해 많은 미국 특허가 허여되었는데, 이는 이같은 약물 전달 방식에 대해서 관심이 새로와지고 있음을 보여준다. 예컨대, Vernon 등에게 허여된 USP 3,991,755, Jacobsen 등에 허여된 USP 4,141,359, Wilson에게 허여된 USP 4,398,545, 및 Jacobsen에게 허여된 USP 4,250,878에는 전기 수송 장치의 예와 그 응용들에 대해 공개되어 있다. 전기 수송 방식은 리노카인 염산염, 히드로코르티손, 플루오라이드, 페니실린, 덱사메타손 소듐 포스페이트, 인슐린, 및 기타 다른 많은 약물을 포함하는 약제의 경피 투여에 유용한 것으로 알려져 있다. 아마도 전기 수송의 가장 보편적인 용도는 전기 수송으로 필로카르핀염을 전달함으로써 낭포성 섬유증을 진단하는 것일 것이다. 필로카르핀은 땀 생성을 자극하며, 이 땀은 모아져서 그 염화물에 대해서 분석되어 질병 존재 여부를 검출하게 된다.
현재 알려져있는 전기 수송 장치에서는 적어도 2개의 전극이 사용된다. 이 전극 둘다 인체 피부의 일부분과 친밀한 전기 접촉이 되도록 배치된다. 활성 또는 공여체(doner) 전극이라고 불리는 일 전극은 이온 물질, 약제, 약물 전구체나 약물을 전기 수송에 의해 인체 내로 전달시키는 전극이다. 나머지 한 전극은 카운터 또는 리턴(return) 전극이라고 불리는데, 이 전극은 인체를 통하는 전기 회로를 폐쇄(close)시키는 작용을 한다. 이 전극들과 접촉하는 환자의 피부와 관련하여, 회로는 이 전극들이 전기적 에너지 생성원, 즉 바테리에 접속됨으로써 완성된다.예컨대, 인체 내로 전달될 이온 물질이 양으로 대전되면(즉, 양이온이 되면), 양극은 활성 전극이 될 것이고, 음극은 회로를 완성시키는 작용을 하게 될 것이다. 만일 전달될 이온 물질이 음으로 대전되면(즉, 음이온이 되면), 음극이 활성 전극이 될 것이고 양극은 카운터 전극이 될 것이다.
대안으로서, 양극과 음극 모두가 반대 전하의 약물들을 인체 내로 전달하는데 이용될 수 있다. 이와 같은 경우에 전극 모두가 활성 또는 공여체 전극이라고 생각된다. 예컨대, 양극은 양으로 대전된 이온 물질을 인체 내로 전달할 수 있고, 음극은 음으로 대전된 이온 물질을 인체 내로 전달할 수 있다.
인체 내로 비대전(uncharged) 약품이나 제제를 전달하는데 전기 수송 전달 장치를 이용할 수 있음도 알려져 있다. 이것은 전기 삼투라고 불리는 방식에 의해 달성된다. 전기 삼투는 공여체 전극에 의해 피부에 가해진 전기장의 존재에 의해 유도된 용액(예컨대, 비대전 약물이나 제제를 함유한 용액)의 경피 플럭스(transdermal flux)이다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "전기 수송"이라는 용어는 전기 삼투에 의해 비대전/비이온화 제제를 전달하는 전기 공급된 장치는 물론 전기 영동(electromigration)에 의해 대전/이온화 제제를 전달하는 전기 공급된 장치에도 똑같이 적용된다.
더우기, 기존의 전기 수송 장치에서는 일반적으로 전기 수송에 의해 인체내로 전달될 저장체, 즉 유익한 제제의 원천(이것은 바람직하게는 이온화된 또는 이온화될 수 있는 제제 또는 이러한 제제의 전구체임)을 필요로 한다. 이와 같은 저장체, 즉 이온화된 또는 이온화될 수 있는 제제의 원천의 예로서는 상기 언급된Jacobsen의 USP 4,250,878에 기재된 파우치(pouch)나 Webster의 USP 4,382,529와 Ariura 등의 USP 4,474,570에 기재된 사전 형성된 겔체가 있다. 이와 같은 약물 저장체는 전기 수송 장치의 양극이나 음극에 전기적으로 접촉되어 하나 또는 그 이상의 원하는 제제의 고정된 또는 교체 가능한 원천을 제공한다.
최근에, 많은 기능을 수행하기 위하여 복잡한 전기 회로들을 이용하는 전기 수송 전달 장치가 개발되고 있다. 이들 복잡한 회로들은 펄스형 전류를 전달하기 위한 펄스 발생 회로, 미리 전해진 타이밍 및 용량 규제에 따라 약물을 전달하기 위한 타이밍 회로, 감지된 물리적 매개 변수에 응답하여 약물을 전달하기 위한 피드백 조정 회로, 및 전극의 극성을 주기적으로 반전시키기 위한 극성 제어 회로를 포함한다.(예컨대, Tapper 등의 USP 4,340,047, Lattin의 USP 4,456,012, Jacobsen USP 4,141,359, 및 Lattin 등의 USP 4,406,658 참조)
일부 전기 수송 장치는 2개의 전극에 전기적으로 직렬 접속된 간단한 DC 전원(통상적으로, 바테리)을 사용하고 있다(Ariura 등의 USP 4,474,570 참조). 다른 장치들은 더 복잡한 회로들을 사용하여 전극에의 접속을 위해 전류원을 제공하는데, 이들중 적어도 하나(Jacobson 등의 USP 4,141,359)는 전극들에 접촉하는 피부의 전기적 임피던스를 감시하는 것을 목적으로 한다. 회로는 전류 흐름과 전극들에 걸리는 전압을 감시하며, 임피던스가 소정 한계를 넘어설 때에 셧다운(shutdown) 회로를 자동으로 트리거하여 과전압이 생기는 것을 막아 충격이나 소손의 위험을 방지한다. Jacobsen 회로는 일단 작동된 후에 연속적으로 전류를 공급하는 전기 수송 장치에는 적합하지만, 인체에 일단 설치하고 작동된 후에 불연속적을 전류를 공급하는 전기 수송 장치에는 적당치 못하다. 환자에게 전류를 불연속적으로 공급하는 전기 수송 장치의 예로서는 Sibalis의 USP 5,013,293에 기재된 장치(예컨대, 정상적인 건강인의 자연적인 LHRH 방출과 유사한 매 시간 중에서 6분 동안의 LHRH의 전기 수송 전달 장치), 식전의 인슐린의 전기 수송 전달 장치, 및 통증(예컨대, 수술후 통증, 만성 암 통증, 등)을 제어하는 진통제(예컨대, 마취성 진통제)의 환자 작동 전기 수송 전달 장치와 같은 것이 있다.
<발명의 개요>
지금까지는 인체막(예컨대, 피부) 임피던스는 환자에게 시행된 새로운 전기 수송 처치의 시작 시에 짧은 전이 기간 동안 정상적인 변환를 겪는다고 결론이 내려져 있다. 본 발명에 따라서는, 인체막(예컨대, 피부) 임피던스, 및/또는 전류나 전압 강하와 같은 관련된 전기적 매개 변수는 이 전이 기간 후에 체크되므로 공급된 전기 수송 전류를 더욱 정밀하게 감시하는 것이 가능해진다. 본 발명은 장치 제조 업자나 의사에 의해 설정될 수 있는 한계 내에서 전기 수송 약물 전달 시스템의 이용과 제어에 있어서 어느 정도 환자도 관여할 수 있는 전기 수송 장치와 같이 전류를 불연속적으로(예컨대, 온-오프 방식으로) 공급하는 전기 수송 장치에 특히 이용된다. 예컨대, 전기 수송에 의해 행해지는 통증 약물 치료의 경우에는 소정 레벨의 전류를 연속적으로 공급하는 장치에 의하기 보다는 환자가 개시할 수 있는 소정의 짧은 기간 내에(즉, 장치는 짧은 기간 동안 턴 온된 다음에 그 자신을 턴 오프시킴) 약물을 전달하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명은 록아웃 기간 특성과 관련하여, 환자에게 소정 기간 동안 투여되는개시 용량을 공급하고, 이어서 치료가 중단되는 록아웃 기간이 이어지도록 선택적으로 구현될 수 있다. 이 록아웃 기간은 지나치게 빈번한 용량 투여를 방지하도록 미리 프로그램될 수 있다.
본 발명은 인체를 통한 전기 수송(electrotransport)에 의해 유익한 제제(beneficial agent)(예컨대, 약물)를 전달하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 전기 수송 전달에 대한 개선된 기술에 관한 것이다.
도 1은 도 1a, 1b, 및 1c로 구성된 본 발명의 바람직한 실시예의 회로도.
도 2는 도 2a, 2b, 2c, 및 2d로 구성된 본 발명에 따른 전기 수송 장치의 동작을 나타낸 플로우챠트.
도 3은 본 발명이 이용될 수 있는 전기 수송 전달 장치의 기계적 조립체의 전개도.
도 4는 본 발명에서 사용될 수 있는 전기 수송 장치의 일 실시예의 단면도.
본 발명은 환자에게 유익한 제제(예컨대, 약물)를 전달하기 위한 개선된 전기 수송 전달 장치를 제공한다. 본 명세서에서는 "제제(agent)"라는 용어는 인체 표면을 통해 전달될 수 있는 부류 내에서 약물과 같은 유익한 제제를 말한다. "약물"이라는 표현은 원하는 통상적으로 유익한 효과를 나타내도록 살아있는 유기체에 전달되는 임의의 치료 작용 물질로서 광의로 해석되어지는 것이다. 일반적으로, 약물은 항생제 및 항바이러스제와 같은 항감염제, 진통제 및 진통제 배합제, 마취제, 식욕 감퇴제, 항부정맥약, 항천식제, 항경련제, 항우울제, 항당뇨병제, 지사제, 항히스타민제, 항염제, 편두통 치료제, 멀미 치료제, 진토제, 항암제, 파킨슨 질환 치료제, 진양제, 항정신병약, 해열제, 진경제(위장관 경련 및 요로 경련을 포함),항콜린제, 교감신경 흥분제, 크산틴 유도체, 칼슘 채널 차단제, 베타-차단제, 항부정맥약, 고혈압 치료제, 이뇨제 및 혈관이완제(일반 혈관, 관상 혈관, 말초 혈관 및 뇌혈관 포함)를 포함하는 심혈관 제제, 중추 신경계 흥분계, 기침 및 감기약, 소염제, 진단제, 호르몬, 최면제, 면역억제제, 근이완제, 부교감 신경차단제, 부교감 신경흥분제, 단백질, 펩티드, 정신자극제, 진정제 및 안정제를 포함하지만 이에 한정되지는 않는 모든 주요 치료 영역 중의 치료제를 포함한다.
본 발명은 또한 폴리펩티드, 단백질, 기타 다른 고분자를 전달하는데 이용될 수도 있다. 이들 고분자 물질들은 통상적으로 적어도 약 300돌튼의 분자량, 더 통상적으로는 약 300 내지 40,000 돌튼 범위의 분자량을 갖고 있다. 이러한 범위 내의 크기인 펩티드 및 단백질의 특정 예는 LHRH, LHRH 동족체(예, 부세렐린, 고나도렐린, 나프렐린 및 루프롤리드), GHRH, 인슐린, 헤파린, 칼시토닌, 엔도르핀, TRH, NT-36(화학명 : N=[[(s)-4-옥소-2-아제티디닐]카르보닐]-L-히스티딜-L-프롤린아미드), 리프레신, 뇌하수체 호르몬(예, HGH, HMG, HCG, 데스모프레신아세테이트 등), 난포 루테오이드, α ANF, 성장 인자 방출 호르몬(GFRF), β MSH, 소마토스타틴, 브래디키닌, 소마토트로핀, 혈소판-유도 성장 인자, 아스파라기나제, 블레오마이신 술페이트, 키모파파인, 콜레시스토키닌, 장막 고나도트로핀, 코티코트로핀(ACTH), 에리쓰로포이에틴, 에포프로스테놀(혈소판 응집 저해제), 글루카곤, 하이알루로니다제, 인터페론, 인터루킨-2, 메노트로핀(유로폴리트로핀(FSH) 및 LH), 옥시토신, 스트렙토키나제, 조직 플라스미노겐 활성제, 유로키나제, 바조프레신, ACTH 동족체, ANP, ANP 클리어런스 저해제, 안지오텐신 II 길항제, 항이뇨 호르몬 효능제,항이뇨 호르몬 길항제, 프로스타클란딘 길항제, 펜티게티드, 단백질 C, 단백질 S, 레닌 저해제, 타이모신 α-1, 혈전용해제, TNF, 백신, 바조프레신 길항제, 동족체, VIP, α -1 안티트립신(재조합)을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
본 발명은 불연속적인 방식으로 전달되는데 적합한 제제의 전달에도 특별히 이용된다. 이러한 것의 예로는 배란을 유도하는 LHRH의 전달, 식사시 인슐린 전달, 편두통 및 또는 군발성 두통을 치료하는 편두통 치료체의 전달, 설사를 치료하는 지사제의 전달, 멀미를 치료하는 진토제의 전달, 협심증을 치료하는 혈관 이완제의 전달 등이 있다. 본 발명의 특히 바람직한 용도는 펜타닐, 수펜타닐, 몰핀 또는 이에 관련된 통증 제어 화합물과 같은 진통제의 환자 개시 전자 수송 전달에 있다.
본 발명에 따른 전기 수송 장치를 동작시키는 제어 회로와 방법은 아주 다양한 전자 수송 장치에 적절히 이용 가능하다. 본 발명에서 이용될 수 있는 전자 수송 약물 전달 장치의 일례는 도 4에서 도면 부호 410으로 지시되어 잇다. 이 장치(410)는 2개의 도전 부재를 갖고 있는데, 본 명세서에서 그 중 하나는 공여체 전극(donor electrode: 412)이라 하고, 나머지 하나는 카운터 전극(414)이라 한다. 전극들(412,414)은 금속과 같은 전도성 물질로 구성될 수 있다. 예컨대, 전극들(412,414)은 금속막, 금속 스크린, 및 예컨대 캘린더링이나 막 증착 또는 바인더 매트릭스에서 도전성 충전제(예컨대, 금속 분말, 분말 흑연, 탄소 섬유 등)를 혼합함으로써 적당한 배판(backing) 상에 증착 또는 페인팅된 금속으로 제조될 수 있다. 적당한 금속의 예로서는 은, 아연, 은 염화물, 알루미늄, 백금, 스테인리스강, 금, 및 티타늄이 있다. 가장 바람직하게는 양극 전극은 은으로, 음극 전극은은 염화물로 구성된다. 은은 인체에 비교적 독성이 없으므로 다른 금속보다 양극으로 적당하다. 은 염화물은 은 염화물의 환원이 인체 내생의 염화물 이온을 생성하기 때문에 음극으로 바람직하다.
공여체와 카운터 전극(412,414)은 각각 공여체 저장체(416)와 카운터 제제 저장체(418)에 인접한 곳에 위치한다. 공여체 저장체(416)는 전달될 제제를 내포하는 반면에 카운터 저장체(418)는 통상적으로 생체 적합성 전해질염을 내포한다. 공여체 저장체(416)와 선택적 카운터 제제 저장체(418)는 내부에 충분한 량의 액체를 흡수하여 유지하여 제제가 그 액체속을 통해 전기 수송에 의해 수송될 수 있는 재료라면 어떤 것이든 좋다. 예컨대 거즈, 패트, 또는 천연이든 합성이든 간에 목화나 기타 흡수성 섬유로된 스폰지가 이용될 수 있다. 더욱 바람직하게는 저장체(416, 418)의 매트릭스는 적어도 부분적으로는 친수성 중합체 물질로 구성된다. 친수성 중합체 물질이 바람직한 이유는 물이 바람직한 이온 수송 매체이기 때문이고 친수성 중합체는 비교적 높은 평형수 함량을 갖고 있기 때문이다. 가장 바람직하게는 저장체(416, 418)의 매트릭스는 적어도 일부분은 불용성 친수성 중합체로 구성된 고체 중합체 매트릭스이다. 불용성 중합체 매트릭스는 용해성 친수성 중합체에 비해 구조적 이유로해서 바람직하다.
천연 및 합성 친수성 중합체가 모두 사용될 수 있다. 적합한 친수성 중합체는 폴릿빌닐피롤리돈, 폴리비닐 알코온, 폴리에틸렌 산화물, 예를 들면, 폴리옥스?(Polyox?, Union Carbide Corp.에서 제조); 카르보폴?(Carbopol?, BF Goodrichof Akron, OH에서 제조); 카르보폴?과 혼합된 폴리옥스?과 같은 폴리옥시에틸렌 또는 폴리에틸렌 글리콜과 폴리아크릴산의 혼합물, 폴리아크릴아미드, 크루셀?(Klucel?), 세파덱스(Sephadex, Pharmacia Fine Chemicals, AB, Uppsala, Sweden)와 같은 가교 결합된 덱스트란, 전분-그래프트된-폴리(소듐 아크릴레이트-아크릴아미드)공중합체인 워터 록?(Water Lock?, Grain processing Corp., Muscatine, Iowa), 셀룰로스 유도체(예를 들면, 히드록시에틸 셀룰로스, 히드록시프로필메틸셀룰로스, 저-치환된 히드록시프로필셀룰로스, 및 Ac-Di-Sol(FMC Corp., Philadelphia, Pa)과 같은 가교 결합된 Na-카르복시메틸셀룰로스, 폴리히드록시에틸 메타그릴레이트(National Patent Development Corp.)와 같은 히드로겔, 천연 검, 키토산, 펙틴, 전분, 구아검, 로쿠스트콩(locust bean) 검 등과 그의 혼합물을 포함한다. 이들 중에서, 폴리비닐피롤리돈이 바람직하다.
저장체 매트릭스는 원하는 제제, 전해질, 또는 기타 성분을 용융 혼합, 용제 캐스팅, 또는 분출과 같은 방법을 이용하여 불활성 중합체와 혼합시킴으로써 형성된 중합체 매트릭스 구조가 될 수 있다. 카운터 저장체(418)는 다음의 전해질들, 즉 NaCl와 같은 알칼리 금속염, 염화물, 황화물, 질산염, 탄산염, 및 인산염과 같은 알칼리 토금속염, 아스코르브산염, 시트르산염, 및 아세트산염과 같은 유기산염, CU-2, Fe-2, Fe-3, 퀴논, 히드로퀴논, Ag-2, 및 IO3 -와 같은 산화 환원종을 함유한 전해질, 및 기타 다른 생체 적합성 염과 완충액 중에서 어느 하나 또는 그 이상을내포할 수 있다. 소듐 염화물은 카운터 저장체(418)에 대해 바람직한 전해질 염이다. 전달될 제제와 전해질 이외에도 저장체(416, 418)는 염료, 색소, 불활성 충전제 등과 같은 종래의 물질을 포함할 수도 있다.
공여체 전극(412)과 공여체 저장체(416)는 전기적 단락을 방지하는 전기 절연체(420)에 의해서 카운터 전극(414)과 카운터 저장체(418)와 분리되어 있다. 이 절연체(420)는 공여체 저장체(416)나 공여체 전극(412)과 카운터 전극(414)이나 선택적 카운터 저장체(418) 간의 직접적인 수송, 즉 회로 단락을 방지한다. 절연체의 주어진 목적에 대해서 절연체(420)는 바람직하게는 이온과 전자가 통과할 수 없는 소수성 물질로 만들어진다. 바람직하게는 절연 재료는 저장체 중합체와 강하게 접합될 수 있는 재료이므로 장치를 구조적으로 더욱 일체화시키게 된다. 바람직한 절연 제료로서는 폴리(이소부틸렌)와 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA)가 있다.
장치(410)는 또한 방수 재료와 바람직하게는 전기적 절연 재료로 이루어진 배층(backing layer)(422)을 갖고 있다. 게다가, 배층(422)은 장치에 대한 구조적 일체성을 제공할 수 있다. 전력은 도 4에 층(424)으로 개략적으로 도시된 전류 발생 및 제어 회로에 의해 공급될 수 있는데, 이 회로는 하나 또는 그 이상의 바테리를 포함할 수 있다. 전력 장치(410)로는 PANASONIC?모델 CR2025와 같은 하나 또는 그 이상의 3볼트 버튼 셀 바테리가 적당하다. 층(424)에서 전원은 전극(412, 414) 각각이 층(424)에서의 전원의 대향극에 전기적으로 접속되게끔 전극(412, 414)과 전기 접촉되어 있다. 층(424)은 또한 장치(410)가 전기 수송 전류를 불연속적으로환자에게 공급하게끔 전기 수송 장치(410)의 동작을 제어하기 위한 전자 회로를 포함한다. 따라서, 층(424)은 요구자측 약물 식이 요법(on-demand medication regime) 같은 것을 갖고서 환자가 시스템을 수동으로 턴 온 및 오프시킬 수 있도록 하나거나, 아니면 예컨대 인체의 자연적, 즉 24시간 주기의 패턴에 일치하는 어떤 원하는 주기로 시스템을 턴 온 및 오프시키도록 고안된 회로를 포함할 수 있다. 비교적 간단한 제어기, 즉 마이크로프로세서는 전류를 시간 함수로서 제어하거나 복잡한 전류 파형을 펄스나 정현파와 같은 걸로 발생시킬 수 있다. 제어 회로는 또한 바이오센서와 일종의 피드백 시스템도 포함할 수 있는데, 이 피드백 시스템은 바이오 신호를 감시하고, 치료 평가(assessment of therapy)를 제공하고, 그리고 이에 따라서 약물 전달을 조정한다.
장치(410)는 본 실시예에서는 주변 접착층(428)에 의해서 인체 표면(400)에 부착된다. 선택적 수동 플럭스 제어막(430)은 본체 표면(400)과 공여체 저장체(416) 사이에 설치된다.
장치(410)는 장치의 인체 표면 접촉면 상의 가동 보호 라이너(removable protective liner)(도시 않됨)와 같은 기타 다른 특징을 더 포함할 수도 있다. 더우기, 장치(410)의 특정 부품들은 불필요하거나 선택적이다. 카운터 저장체(418)는 선택적 부품의 일례이다. 또한, 전극(412, 414)이 갈바니 커플(galvanic couple)이 존재하게끔 선택된다면, 층(424) 내의 예컨대 하나 또는 그 이상의 바테리와 같은 독립 전원은 선택적 부품이 될 수 있다. 따라서, 도 4의 장치(410)는 본 발명의 구성으로 이용될 수 있는 전기 수송 전달 장치의 일례를 설명하기 위해서만 제공된다.
본 발명의 제어 시스템의 바람직한 실시예는 주문형 집적 회로(ASIC)로 구현되지만, 이후의 동작 설명으로부터 이해되는 바와 같이 이와 다른 기술이나 장치를 이용하여 본 발명을 구현할 수도 있다. 도 1a 내지 1c를 참조로 설명하면, 이 도면들에 도시된 모든 부품들은 도 1c의 ASIC 경계선(15)의 오른쪽에 도시된 부품들과 푸시버튼 스위치(18)(도 1a)를 제외하고는 ASIC에서 구현된다.
도 3에 도시된 전기 수송 전달 장치(160)는 ASIC(150), 바테리(30), 및 ASIC 외부에 부착된 몇 가지 부품을 포함하는데, 이들 부품들로는 전압 부스트 회로용 인덕터(56), LED 표시기(120), 경적기(beeper)(130), 및 푸시버튼 스위치(18)가 있다. 이들 모든 부품들은 회로 기판(141) 위에 설치되며 하우징(140, 142) 내에 내장된다. 장치(160)는 치료 기간 중에 환자의 피부에 착용되기에 적합하다. 회로 기판(141)은 상부 하우징(140)과 하부 하우징(142) 사이에 고정된다. 하부 하우징(142)은 그 내부에 전극(143, 144)을 수용하기 위한 리세스가 형성되어 있다. 이 전극은 회로의 출력 단자(80, 81)에 접속된다. 겔(145, 146)은 각각 하부 하우징(142)의 리세스(147, 149) 내의 전극(143, 144)과 접촉하는데, 이 겔들 중 하나는 전달될 약제를 내포하고 있고, 다른 하나는 바이오적합성(biocompatible) 전해질염(예컨대, Nacl)을 내포한다. 접착층(148)은 전기 수송 전달 장치의 저면, 즉 피부 접촉면에 있는데 이는 장치를 환자의 피부에 부착시켜 겔(145, 146) 대신에 장치를 피부에 접촉 고정시키기 위함이다. 푸시 버튼 스위치(18)는 상부 하우징(140)의 외부에서 조작될 수 있고, LED(120)는 사용자가 상부 하우징(140)내의 구멍을 통해 볼 수 있도록 설치된다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 푸시 버튼 스위치(18)는 디지탈 제어부(20)에 접속된다. 장치의 많은 기능은 디지탈 제어부(20)에 의해 조정되는데, 이에 대해서는 이후에 도 2의 플로우챠트를 참조로 설명한다. 디지탈 제어부(20)는, 도 1a에서 셧다운, LED, 경적기, IV/0.5V, S0, S1, S2, 및 클럭과 같이 표시된 바와 같이, 회로의 여러 가지 양상을 동작시키고 제어하기 위한 많은 출력부를 갖고 있다. 클럭 신호에 의해 VBATT로부터 동작 전압을 수신하는(도면에 표시된 다른 회로들도 마찬가지임) 클럭 감시 발진기(16)는 출력 클럭 신호를 디지탈 제어부(20)의 입력부에 공급할 수 있다.
발진기 출력은 디지탈 제어부(20)로부터 테스트 포인트인 핀(9)에 공급되고, 핀(6)은 EPROM 셀을 구성하기 위해 고전압 입력(Vpp)을 공급한다.
도면 부호 22는 밴드갭 기준 발생 회로를 나타낸다. 이 회로는 VBATT에서 동작하여 안정된 조정 기준 전압을 발생시킨다. 이 조정 전압은 ASIC 내에 필요한 바이어스 전압을 발생시키고 또 전류 출력 및 감시 회로에서 이용되는 기준을 설정하는데 사용된다. 특히, 밴드갭 기준 발생 회로(22)는 리드(23)에 기준 전압을 발생시키는데, 이 리드의 분기중 하나는 바이어스 발생기(26)(도 1b)로 간다. 이 회로는 도시된 회로의 기타 다른 부분에서 사용되는 바이어스1 -바이어스7로 표시된 기준 바이어스 전압을 발생시킨다.
리드(23)의 나머지 분기는 분압기(30)(도 1a)에 접속된다. 분압기(30)는 1.40V에서부터 550mV에 이르는 많은 중간 전압 탭을 포함한다. 1.05V에서부터1.40V까지의 탭들은 스위치(32)에 의해 선택될 수 있고, 550mV에서부터 900mV까지의 전압 탭들은 스위치(33)에 의해 선택될 수 있다. 이어서 스위치들(32, 33)은 스위치(32 또는 33)로부터 선택된 기준 전압이 리드(35)에 공급되도록 스위치(34)에 의해 선택된다. 이 접압은 이하 설명될 부족 전압(under voltage)을 감시하기 위해 이용된다.
분압기(30)의 최하위 단자에서부터 리드(39)는 다른 분압기(40)에 접속된다. 최하위 단자가 접지에 접속된 분압기(40)는 25mV 간격으로 25mV에서부터 425mV까지 이르는 전압 탭들을 구비하고 있다. 이 탭들은 교대로 스위치(42, 43)에 선택적으로 접속된다. 스위치(42, 43)는 함께 작동하여 인접한 전압쌍들이 스위칭(42, 43)에 의해 각각 선택된다. 이들 전압쌍들은 출력 전압과 과전류 기준을 설정하는데 이용되는데, 이에 대해서는 이후에 더 자세히 설명한다.
도 1a에는 스위치로서 스위치 소자들(32, 33, 34, 42, 43)이 도시되어 있으나, ASIC에서 스위치 값이 트랜지스터를 통해 평가되는 EPROM 선택 전송 게이트로 구현된다. 이들 소자들의 세팅은 공장에서 ASIC용 다이(die)의 밀봉 작업 전의 테스트 단계에서 EPROM 프로그래밍에 의해서 설정된다. 다이는 테스트와 프로그래밍을 위해 이용되는 많은 패드를 갖고 있으며, 이 패드들은 밀봉 작업 전에 조작 가능하다. 그러나 이 패드들은 완제품 ASIC에서 리드로서 인출되지 않는다. 프로그래밍시에는 원하는 전송 게이트 스위치 세팅을 위한 논리 코드가 적당한 다이 패드 상에 놓여지며, 핀(6)에는 고전압(Vpp) 펄스가 발생된다. 이것은 필요한 스위치 세팅 각각에 대해서 반복된다. 또한, 이하 설명될 원하는 투약 기간과록아웃(lockout) 기간 세팅도 EPROM 프로그래밍 기술을 이용하여 ASIC 내로 프로그램된다. 생산된 모든 소자는 정상적이라면 동일하게 프로그램된 값를 가질 것이다. 그러나, 프로그램 가능성 특성은 소자의 개발과 테스트 중에 잇점을 제공하며, 동일한 다이 설계를 이용하여 여러 가지 모델의 소자를 생산할 수 있는 능력을 제공한다.
분압기(30)로부터의 1.20V 기준은 리드(24)를 통해 밴드갭 기준(22)에 다시 전달되는데, 이는 바테리에서의 변화에도 불구하고 분압기에서의 전압을 일정하게 유지시키기 위한 조정 기준으로서 작용한다.
디지탈 제어부(20)의 셧다운(shutdown) 출력부는 인버터와 500K 저항을 통해 밴드갭 기준(22)에 접속된다. 디지탈 제어부(20)의 셧다운 출력부는 이하 설명될 셧다운 모드 중에 밴드갭 기준(22)의 기능을 중지시킨다.
분압기(30)로부터의 1.00V 기준은 회로의 출력 전류 발생부에서 이용되는 부스트 전압(VBoost)(도 1b 참조)의 발생을 제어하는 회로에 리드(50)를 통해 전달된다. 특히, 리드(50)는 비교기(51)(도 1b)에 접속되고, 비교기(51)는 게이트(52)에 접속된다. 게이트(52)는 또한 클럭 입력을 수신하며, 인에이블되었을때는 리드(53) 상에 인덕터 구동 신호인 펄스를 공급한다. 도 1c에 도시된 바와 같이, 인덕터 구동 신호는 트랜지스터 스위치(55)에 공급된다. 이 트랜지스터 스위치(55)의 콜렉터는 인덕터(56)를 통해 VBATT 전압에 접속된다. 트랜지스터(55)의 스위칭은 다이오드(57)와 커패시터(58)에 의해 정류 및 필터링되는 고전압 펄스를 발생시킨다. 리드(59) 상에 공급된 전압은 출력 전류 발생기에서 주로 사용되는 부스트전압(Vboost)이다. 리드(59)의 분기는 또한 500K 저항을 통해 비교기(51)의 입력부에 기준 포인트로서 접속된다. Vboost 전압의 일부, 즉(67K/500K + 67K)*Vboost는 1 볼트 기준과 비교되고, 펄스는 비교기(51)의 네가티브 입력이 1 볼트보다 작을 때마다 비교기(51)의 출력에 의해 공급된다. 디지탈 제어부(52)의 입력부와 스위치(60)에 공급되고, 또한 67K 저항을 통해 비교기(51)의 네가티브 입력부에 접속된다. 셧다운 신호는 전달이 개시되지 않았다면 Vboost 전압이 발생되는 것을 방지한다.
스위치(43)(도 1a)에서 선택된 전압기준은 리드(E)를 통해 연산 증폭기(70)(도 1b)의 비반전 입력부에 인가된다. 이 증폭기는 또한 바이어스 전압들과 VBOOST를 수신하기 위해 접속되며, 그 출력부는 리드(79)를 통해 유익한 제제의 전기 수송 전달을 위한 포지티브 출력 전류 단자(80)에 접속된다. 단자(80, 81)는 장치의 공여체 및 카운터 전극(예컨대, 도 3에 도시된 장치의 전극(143, 144))에 접속된다. 1킬로오옴 저항(85)은 출력 단자(81)로부터 신호 접지에 접속된다. 0.1μF(마이크로패럿) 커패시터(86)는 단자(81)로부터 신호 접지에 접속되어 리드(82)를 통하는 전류 신호로부터의 잡음을 제거하는 필터로 작용한다. 두번째 0.1μF커패시터(87)는 단자들(80, 81) 사이에(즉, 도 3에 도시된 장치의 전극들(143, 144) 사이에) 접속된다. 커패시터(87)는 전극들(143, 144), 저장체들(145, 146), 및/또는 이들과의 또는 환자 피부와의 인터페이스에서 발생하는 전류 신호 내의 잡음을 제거하는 필터로 작용한다. 커패시터(86, 87)는 장치에의해 환자에 공급된 전류와 전압 레벨에서의 골과 마루를 제거하는 작용을 하기 때문에 도 1의 전류/전압 감시 회로에서 선택적인 구성 요소이다. 인가된 전기 수송 전류 및 전압의 필터링은 인가된 전류 및/또는 전압의 순시치가 아닌 평균치를 감시하여 평균 전류 및/또는 전압을 소정의 한계치와 비교함으로써 수행된다. 이것은 또한 소정의 허용 범위 밖에 있는 과도 전압 및/또는 전류에 의해 생긴 전기 수송 구동 전류의 "오류(false)" 작동 불능의 수를 감소시키는데 도움이 된다. 리드(82)는 네가티브 출력 단자(81)를 저항(83)에 접속시키며, 저항(83)은 리드(84)를 통해 연산 증폭기(70)의 반전 입력부에 접속된다. 따라서, 연산 증폭기(70)와 이에 관련된 부품들은 장치의 출력 전류 구동 및 조정 기능을 수행한다. 특히, 어떤 선택된 전압이 선택기 스위치(43)로부터 연산 증폭기(70)에 인가되면 대응하는 정도의 출력 전류가 발생되는데, 이 전류는 피부 저항과 저항(85)에서 반전 입력부에 이르는 피드백 루프에 의해 조정된다. 따라서, 연산 증폭기(70)는 선택된 출력 전류를 구동시키는데 필요한 전압이 얼마이든 간에(전원 VBOOST 제한 내에서) 제어한다.
최소 전류, 과전류, 및 부족 전압(undervoltage)에 대한 출력 전류와 회로성능의 체크는 부가적인 회로에 의해 수행된다. 비교기(90)(도 1b)와 이에 관련된 회로는 환자의 피부와 스위치들에 생기는 전압 강하를 감시하여 부족 전압 상태가 생기는 경우에 동작이 계속되는 것을 방지한다. 비교기(90)는 그 반전 입력부에서 + 출력 전류인 리드(79)로부터 전압을 수신하며, 그 비반전 입력부에서 리드(35)로부터 선택된 기준 전압을 수신한다. 리드(35)에서의 전압을 스위치(34)의 선택과 스위치(32 또는 33)의 선택에 따라서 피부에 걸리는 0.5 볼트 또는 1.0 볼트의 안전여유를 제공하기 위하여 프로그래밍 시에 선택된다. 이 값은 또한 1K 저항(85)에 걸리는 전압 강하이며, 또한 리드(79)에도 나타난다. 통상적인 정상 동작시에는 피부에 걸리는 전압은 아마도 1.5 볼트가 될 것이다. 이 회로는 임피던스가 극히 작을 수가 있는 전극에 걸리는 소정 전압 강하(예컨대, 0.5 볼트) 이하의 값에 대해서 체크할 수 있다. 따라서, 예컨대 출력 전류가 250㎂로 설정되면 부족 전압은 0.5 볼트(스위치(34))로 설정되고, 따라서 스위치(33)는 750mV로 프로그램될 것인데, 이것은 0.5 볼트 여유에다가 저항(85)에 걸리는 250mV 강하를 합친 것이다. 비교기(90)의 출력은 부족 전압 상태에서 전환되어 부족 전압 신호를 디지탈 제어부(20)에 공급할 것이다.
비교기(100, 110)(도 1b)는 낮은 출력 전류와 높은 출력 전류를 나타내기 위해 구비된다. 리드(84)로부터의 피드백 전압은 비교기(100)의 반전 입력부와 비교기(110)의 비반전 입력부에 인가된다. 비교기(100)의 비반전 입력부는 리드(F), 즉 분압기(40)의 25mV 탭으로부터 기준 전압을 수신한다. 이 기준 전압은 출력 단자(80, 81)를 통해 흐르는 25㎂ 보다 더 큰지 아니면 더 작은지 여부를 나타내는 신호를 공급한다. 이 신호는 디지탈 제어부(20)에서 사용된다.
비교기(110)는 그 반전 입력부에서 분압기(40)의 프로그램된 선택 스위치(42)로부터 리드(G) 상의 기준 전압을 수신한다. 이 기준 전압은 비교기(110)가 선택된 출력 전류보다 더 큰 소정량, 예컨대 25㎂의 출력 전류를 검출하기 위해 정상적으로 설정되게끔 출력 연산 증폭기(70)에 대해 스위치(43)에 의해 선택된 프로그램된 기준과 짝을 이루게 된다. 따라서, 비교기(11)는 실제 출력전류가 선택된 출력 전류를 소정량 만큼 초과하는지를 나타내는 출력 신호를 공급한다. 이 신호도 디지탈 제어부(20)에서 사용된다.
디지탈 제어부(20)는 또한 LED(120)와 경적기(130)(도 1c)를 제어하는데, 이들은 환자의 여러 가지 진료 정보를 표시하는데 사용된다. 디지탈 제어부(20)로부터의 LED 신호는 바이어스 전압과 바테리 전압을 수신하는 증폭기(121)(도 1b)에 공급된다. 증폭기(121)의 출력은 리드(122)(도 1c)를 통해 LED(120)의 음극에 접속된다. 이 LED는 가시화 되도록 하우징 내에 설치된다. LED(120)의 양극은 바테리 전압(VBATT)에 접속된다. 이 회로는 디지탈 제어부(20)가 LED(120)를 턴 온 및 오프 시킬 수 있도록 해준다.
디지탈 제어부(20)로부터의 경적기 신호는 버퍼 증폭기(131)(도 1b)에 접속되며, 인버터(132)를 통해 버퍼 증폭기(133)에 접속된다. 이들 버퍼 증포기(131, 133)의 출력부들은 BEEP-와 BEEP+ 리드를 통해 경적기(130)(도 1c)에 접속된다. 이 회로는 디지탈 제어부(20)가 경적기(130)를 선택적으로 작동시킬 수 있도록 해준다.
이제 도 1a-1c의 회로의 동작을 도 2에 도시된 동작 플로우챠트를 참조로 설명한다. 장치는 EPROM 프로그래밍을 통해서 원하는 출력 전류, 과전류 한계, 전달 지속 기간, 및 록아웃 지속 기간에 대해서 사전에 프로그램되어 있다. 도 2의 단계 200으로 표시된 바와 같이, 초기 바테리 삽입 시에 동작이 시작된다. 회로의 기동과 설정을 위해 단계 201에서 약간의 시간 지연이 있게 된다. 그 다음, 제어는 단계 202로 진행하여 125 밀리초의 경적음을 발생시키고, 이어서 0.5초 대기한 다음에, 단계 204에서 125 밀리초의 또 다른 경적음을 발생시킨다. 이와 같은 2번의 경적음은 시스템이 바테리의 삽입에 응답하였다는 것을 사용자에게 확인해주는 기능을 한다. 시스템은 단계 205에서 리세트된 다음에 단계 206에서 푸시 버튼(18)의 키누름을 무기한 기다린다.
시스템은 환자가 푸시 버튼(18)을 부주의하게 잘못 눌렀을 때 생기는 의도하지 않은 장치의 동작을 방지하기 위하여 짧은 소정의 기간(예컨대, 약3초)에 푸시 버튼(18)을 2번 누르는 환자나 기타 다른 의료인에 의해 작동되도록(즉, 소정 기간(예컨대, 10분) 동안 전기 수송 전류를 공급하도록) 설계되어 있다. 푸시 버튼(18)을 처음 눌렀을 때는 단계 207에서 3초 타이머 기능이 작동한다. 단계 208에서 나타낸 125 밀리초 스위치 디바운스(debounce) 기간 후에는 시스템은 단계 210에서 두 번째 키누름을 대기한다. 3초 기간 내에 두 번째 키 누름이 없다면 단계 209에서 대기를 중지하고 단계 202로 복귀한다. 그 다음, 시스템은 다시 기동하게 되고, 단계 206에서 키누름을 대기한다.
3초 내에 2번째 키누름이 검출되면(이것은 사용자가 전기 수송 약물 전달을 개시하려고 하는 것을 나타냄), 제어는 먼저 단계 216에서 확인 경적음을 발하면서 디바운스 단계 217에서 출력부를 작동시키는 단계 220으로 진행한다. 동시에 전기 수송 전류 출력부가 작동되고, 단계 221에서 타이머가 기동되고, 시스템이 동작 중이고 전류/약물을 전달하고 있음을 신호로 알려주는 단계 222에서 LED(120)가 작동된다. 이미 언급한 바와 같이, 인체 피부와 같은 살아있는 생체막의 전기적 임피던스는 전기 수송 전류가 공급되는 첫 수분 정도 변동하는 경향이 있다. 따라서, 단계 221에서 기동된 타이머는 적어도 약 40초, 바람직하게는 약 80초, 가장 바람직하게는 약 100초의 기간을 카운트하도록 설정된다. 첫 1 내지 2분 정도 동안의 동작 중에는 출력 전류는 개시되어 안정화될 수 있는데, 그 이유는 상술한 바와 같이 피부 임피던스가 첫 1 내지 2분 정도의 동작 중에 크게 변동할 수 있기 때문이다. 대략 1 내지 2분의 기간이 경과한 후에는 시스템은 3개의 동작 매개 변수, 공급 전류(극히 작은 전류와 극히 큰 전류 모두), 및 전극들 간에 생기는 전압 강하를 동시에 그리고 연속적으로 체크하기 시작한다. 이들 동작 매개 변수를 체크하는 것에 대해서는 이후에 더 상세히 설명한다.
부족 전류 상태에 대한 체크
단계 230은 환자에게 공급되는 전류가 극히 작은 경우, 따라서 전달되는 약물이 극히 적은 경우에 대해서 연속적으로 체크한다. 이와 같은 부족 전류 상태는 두꺼운 경결(heavily callused) 피부, 즉 비정상적으로 높은 임피던스/저항을 가진 피부에 전극/저장체가 놓여지는 경우나 전기 수송 전류 구동 회로가 오동작하는 경우에 생길 수 있다. 단계 230은 비교기(100)(도 1b)의 상태를 체크하고, 만일 전류가 25㎂ 이상이면 제어는 단계 230을 통해 루핑(looping)을 계속한다. 만일 출력 전류가 25㎂ 레벨 이하이면, 제어는 경로(232)로 표시된 바와 같이 진행하여 전기 수송 전류의 전달을 중지시킨다. 단계 233-235에서는 2번의 경적음이 발생되고, 제어는 단계 205로 진행하여 시스템을 리세트시키고 2번의 연속적인 키누름이 다시 시도되는 것을 대기한다.
단계 230에서 최소 전류가 체크되고 있는 동안에 단계 240에서 출력 전압이체크되고 있다. 이것은 비교기(90)(도 1b)에 의해 행해진다. 전극에 생기는 전압 강하(AV)가 소정의 최소 레벨 이상이면, 제어는 단계 240을 통해 다시 연속적으로 돈다. 출력부에서의 전압이 소정 레벨(예컨대, 0.5 볼트) 이하이면, 제어는 경적(241)과 지연(242)을 통해 앞서 설명했던 경로(232)로 진행하여 시스템을 리세트시킨다.
유사하게, 단계 245는 환자에게 공급되는 전류가 극히 큰 경우, 따라서 약물이 극히 많은 경우에 대해서 연속적으로 체크한다. 이와 같은 과 전류 상태는 전극/저장체가 찰과상을 입은 피부에 부주의하게 놓여진 경우나 전기 수송 구동 회로가 오동작하는 경우에 생길 수 있다. 과전류 체크는 비교기(110)(도 1b)에 의해 행해진다. 전류가 소정 레벨에다 2㎂를 더한 것 이상으로 되면, 제어는 경적(241)과 지연(242)을 통해 앞서 설명했었던 경로(232)로 진행하여 시스템을 리세트시킨다. 따라서, 1 내지 2분간의 전이 기간 후에, 어떠한 형태의 문제점을 표시해 주는 부족 전압, 부족 전류, 또는 과전류 상태들 중 어떠한 것이 생기게 되면 시스템의 출력부는 동작을 중지하고, 시스템을 리세트시키게 된다. 또한, 여러 가지 경적음(246, 241, 233, 235)은 축적되므로, 경적음의 실제 발생 횟수는 감시된 3가지 매개 변수 중 어느 것이 규격외(off specification)인 지를 알려준다. 그러므로, 사용자는 개시 후에 1 내지 2분간의 기간 동안 대기할 수 있고, 만일 기동시 문제가 있다면, 1 내지 2분 기간의 종료 시에 경적음의 횟수는 문제의 형태를 표시할 것이다. 전극이 정확하게 놓여 있지 못한 경우에는 조정을 거친 후에 2번의 키누름에 의해 동작이 다시 시도될 수 있다.
단계 230에서 출력부가 작동되는 것과 동시에 단계 250에서 타이머가 기동된다. 단계 250에서 타이머는 전기 수송 전류가 공급되는 기간을 제어한다. 이 기간은 전달되는 특정 약물, 인체 내의 원하는 약물 농도, 치료 상태 등에 따라서 달라진다. 통증을 제어하는 펜타닐(마취성 진통제)의 전기 수송 전달의 특정예에서, 약물 전달 기간은 통상 약 5 내지 20분 범위에 있다. 이 전달 기간의 종료시에는 단계 252에서 출력부가 자동적으로 그 동작을 중지하게 된다. 이것은 또한 단계 254에서 24 시간 타이밍 기능을 개시한다. 24 시간의 종료 시에는 전기 수송 전류 구동 회로는 영구적으로 작동 불능 상태로 된다. 따라서 장치를 더이상 사용할 수가 없기 때문에 장치의 남용 가능성을 배제할 수가 있게 된다.
지금까지 설명했던 단계들(대체로 플로우챠트의 좌측에 있는 것임)은 초기 약물 전달 경우에 대한 것이다. 후속되는 전달에 대해서는 제어는 후술될 단계들(대체로 플로우챠트의 우측에 있는 것임)에 의해 조정된다. 후속하는 전달에 대한 동작은 몇 가지 특정의 부가되는 기능을 제외하고는 초기 전달의 경우와 대체로 동일하다. 이들 기능으로는 전달들 사이에 록아웃 지연을 끼워 넣는 것, 사용자에 의한 복용량의 기록과 보고 등이 있다.
단계 252에서 출력부가 작동 중지된 후에는 단계 303에서 록아웃 지연 기능이 선택적으로 개시된다. 이것은 각각의 약물 전달 기간에 이어지는 강제 대기 기간의 길이를 제어한다. 이 대기 기간은 전달되는 특정 약물, 인체 내의 원하는 약물 농도, 치료 상태 등에 따라서 달라질 것이다. 통증을 제어하는 펜타닐(마취성 진통제)의 전기 수송 전달의 특정예에서 대기 또는 록아웃 기간은 통상적으로 약30분 이상이 될 것이다. LED(120)는 단계 305에서 턴오프되고, 제어는 단계 310으로 진행하여 푸시 버튼의 키누름을 대기한다. 키누름 및 디바운스 기간(311)이 지난 후에는 단계 312에서 진행 중인 전달 또는 록아웃 지연이 있는지 여부를 테스트한다. 만약 없다면 제어는 사용자가 다른 큰 알약 전달을 개시하기를 원한다는 것을 나타내는 두 번째 키누름을 위해 단계 315로 진행한다. 만일 이것이 단계 316의 3초 타이밍 기능 내에서 일어나고 단계 317에서 작동이 중지되면, 제어는 디바운스(318)와 경적(319)을 통과해서 단계 320에서 출력부를 작동시킨다. 이것은 또한 투약 타이밍 기능(322)을 개시시키는데, 이것은 앞서 설명했던 단계 250에서와 동일하다. 이것은 앞서 설명했던 단계 250에서와 동일하다. 투약 기간의 종료 시에는 단계 324에서 출력부의 동작이 중지되고, 카운터(301)는 증분되고, 다른 록아웃 지연(303)이 세트된다.
투약 전달이 개시됨에 따라 LED(120)가 턴온되고 1 내지 2분 타이머(331)가 기동된다. 이 기간의 완료 시에는 단계 330, 340, 및 350에서 과전류, 부족 전류, 및 부족 전압의 측정이 개시된다. 이들 중 어느 하나에 의해 에러가 검출되면, 단계 360과 361에서 출력부는 동작을 중지할 것이고 LED는 턴오프될 것이다. 그러나 먼저 감시 기능들 중 어느 것이 문제를 검출했는 가를 나타내기 위해 2 내지 4개의 경적열이 발생될 것이다. 이것은 단계 332, 342, 또는 352에서 0, 1, 또는 2와 같은 변수 L에 대한 값(검출된 에러에 해당)을 로딩시키고, 단계 356-359를 통해 루프를 형성하여 대응하는 경적 횟수를 발생시킨 다음에 단계 360에서 출력부의 동작을 중지시키도록 빠져 나옴으로써 행해진다. 여기로부터 제어는 단계 310으로 복귀하여 키누름을 대기한다. 그리고 록아웃 타이머가 작동되지 않았으므로, 사용자는 투약을 한번 더 시도할 수 있다. 그러나 문제가 계속적으로 존재한다면 1 내지 2분 기간 후에 다시 작동 중지될 것이다.
회로에 대한 사전 프로그램된 값들은 의도하는 용도에 따라서 선택될 것이다. 예컨대, 앞서 언급한 펜타닐 전달에 대한 적용의 경우에 1(unit)은 전류 250㎂로, 과전류는 275㎂로, 부족 전압(0.5 볼트에서 설정된 △V에 대함)은 750mV로, 전달 시간은 10분으로, 록아웃 시간은 0(즉, 록아웃이 없음)으로 설정된다. 이러한 사전 프로그램된 설정은 예시적인 것이며, 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것이 아니며, 다양한 응용을 위해 이와는 다른 설정도 가능함은 이해될 것이다.
바람직한 실시예의 상기 회로 설명과 동작으로부터, 본 발명이 개선된 전기 수송 장치를 제공하며, 제제 전달의 동작 변수를 더욱 효율적으로 감시하며, 그리고 특히 소정의 제한된 투약 기간과 약복용 간의 록아웃 기간 내에서 예컨대 통증 치료제 복용량의 환자측 개시 전달에 적합하다는 것이 이해될 것이다.

Claims (24)

  1. 인체 표면과 접촉하되, 적어도 한 전극은 전달될 제제(agent)를 내포하는 한 쌍의 전극(143, 145 및 144, 146),
    전원(30)을 포함하며, 상기 전극과 환자를 통해 전기 수송 전류(IOUT)를 전달함으로써 상기 제제를 환자에게 전달하기 위한 전기 수송 구동 회로(79, 82), 및
    상기 구동 회로에 접속되어 상기 구동 회로를 작동시켜 상기 제제의 전달을 개시시키기 위한 작동기(18)
    를 포함하여, 환자의 인체 표면을 통한 전기 수송에 의해 제제를 전달하기 위한 전기 수송 전달 장치(160)에 있어서,
    상기 구동 회로의 동작을 감시하여, 동작이 사전설정된 한계 (바이어스1, 바이어스4, 바이어스5) 밖에 있는 경우에, 상기 구동 회로의 동작을 중지시켜 전기 수송 전류의 전달을 차단시키기 위해 접속된 감시 회로(90, 100, 110), 및
    전기 수송 전류의 전달 개시에 응답하여 작동하여, 상기 개시로부터 전이 기간이 경과할 때까지는 상기 감시 회로에 의해 상기 구동 회로의 동작이 중지되는 것을 저지하기 위한 제어기(20)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 수송 전달 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 감시 회로는, 전기 수송 전류(IOUT)을 측정하여 상기 전이 기간 후에 상기 전류가 사전설정된 값(바이어스4) 이하인 경우에 상기 전류전달을 중지시키기 위한 수단(100)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 수송 전달 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 감시 회로는, 전압을 측정하여 상기 전이 기간 후에 상기 전압이 사전설정된 값 (바이어스1) 이하인 경우에 상기 전류 전달을 중지시키기 위한 수단(90)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 수송 전달 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 감시 회로는, 전기 수송 전류(IOUT)를 측정하여 상기 전이 기간 후에 상기 전류가 사전설정된 값 (바이어스5) 보다 큰 경우에 상기 전류 전달을 중지시키기 위한 수단(110)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 수송 전달 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 감시 회로는, 전압을 측정하여 상기 전이 기간 후에 상기 전압이 사전설정된 값 보다 큰 경우에 상기 전류 전달을 중지시키기 위한 수단(100)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 수송 전달 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 구동 회로가 전기 수송 전류를 상기 전극에 불연속적으로 전달하는 것을 특징으로 하는 전기 수송 전달 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 구동 회로가 작동 시에 사전설정된 전달 기간동안에전기 수송 전류를 상기 전극에 공급하는 것을 특징으로 하는 전기 수송 전달 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 작동기(18)가 수동으로 작동되는 것을 특징으로 하는 전기 수송 전달 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 작동기가 자동으로 작동되는 것을 특징으로 하는 전기 수송 전달 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 인체 표면은 인간 피부이고, 상기 전이 기간은 적어도 약 40초인 것을 특징으로 하는 전기 수송 전달 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 인체 표면은 인간 피부이고, 상기 전이 기간은 적어도 약 100초인 것을 특징으로 하는 전기 수송 전달 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 구동 회로의 동작의 평균치를 측정하기 위한 필터(86, 87)를 더 포함하고, 상기 감시 회로가 상기 평균치가 사전 설정된 한계밖에 있는 경우에는 상기 구동 회로의 동작을 중지시키는 것을 특징으로 하는 전기 수송 전달 장치.
  13. 인체 표면과 접촉하되, 적어도 한 전극은 전달될 제제를 내포하는 한쌍의 전극(143, 145 및 144, 146), 전원(30), 및 전기 수송 전류(IOUT)를 상기 전극에 공급하기 위한 구동 회로(79, 82)를 포함하여, 전기 수송에 의해서 환자의 인체 표면을 통해 제제를 전달하기 위한 장치(160)의 동작을 제어하는 방법으로서, 상기 구동 회로를 작동시켜 전기 수송 전류의 전달을 개시하는 단계, 상기 구동 회로의 동작을 감시하는 단계, 및 상기 감시된 동작이 사전설정된 동작 한계를 벗어난 경우에는 상기 구동 회로의 작동을 중지시키는 단계를 포함하는 전기 수송 전달 장치의 동작 제어 방법에 있어서,
    상기 전기 수송 전류 전달의 개시에서부터 전이 기간이 경과한 후에 상기 감시 단계를 시행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 수송 전달 장치의 동작 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 감시 단계가 전기 수송 전류(IOUT)을 측정하여 상기 전이 기간 후에 상기 전류가 사전설정된 값 (바이어스4) 이하인 경우에 상기 전류 전달을 중지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 수송 전달 장치의 동작 제어 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 감시 단계가 전압을 측정하여 상기 전이 기간 후에 상기 전압이 사전설정된 값(바이어스1) 이하인 경우에 상기 전류 전달을 중지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 수송 전달 장치의 동작 제어 방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 감시 회로 단계가 전기 수송 전류(IOUT)를 측정하여 상기 전이 기간 후에 상기 전류가 사전설정된 값(바이어스5) 보다 큰 경우에 상기 전류 전달을 중지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 수송 전달 장치의 동작 제어 방법.
  17. 제13항에 있어서, 상기 감시 단계가 전압을 측정하여 상기 전이 기간 후에 상기 전압이 사전설정된 값 보다 큰 경우에 상기 전류 전달을 중지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 수송 전달 장치의 동작 제어 방법.
  18. 제13항에 있어서, 상기 구동 회로가 전기 수송 전류를 상기 전극에 불연속적으로 전달하는 것을 특징으로 하는 전기 수송 전달 장치의 동작 제어 방법.
  19. 제13항에 있어서, 상기 구동 회로가 작동 시에 사전설정된 전달 기간 동안에 전기 수송 전류를 상기 전극에 공급하는 것을 특징으로 하는 전기 수송 전달 장치의 동작 제어 방법.
  20. 제13항에 있어서, 상기 구동 회로를 수동으로 작동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 수송 전달 장치의 동작 제어 방법.
  21. 제13항에 있어서, 상기 구동 회로를 자동으로 작동시키는 단계를 포함하는것을 특징으로 하는 전기 수송 전달 장치의 동작 제어 방법.
  22. 제13항에 있어서, 상기 인체 표면은 인간 피부이고, 상기 전이 기간은 적어도 약 40초인 것을 특징으로 하는 전기 수송 전달 장치의 동작 제어 방법.
  23. 제13항에 있어서, 상기 인체 표면은 인간 피부이고, 상기 전이 기간은 적어도 약 100초인 것을 특징으로 하는 전기 수송 전달 장치의 동작 제어 방법.
  24. 제13항에 있어서, 상기 구동 회로의 동작의 평균치를 측정하는 단계와 상기 평균치가 사전설정된 한계밖에 있는 경우에는 상기 구동 회로의 동작을 중지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 수송 전달 장치의 동작 제어 방법.
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